Учените се научиха да скриват невидими съобщения в бактериите. За

Учените се научиха да скриват невидими известия в бактериите.

За бактериите нормално не се мисли като за надеждни носители на информация – те се разделят, движат, умират и реагират непредсказуемо на околната среда. Изглежда, че това е тъкмо противоположното на това, което е належащо за постоянното предпазване на данните. Изследователите обаче са разкрили метод да трансфорат тези „ дефекти “ в преимущество: живите кодове, които се трансформират с времето или се демонстрират единствено под въздействието на избрани биохимични сигнали, обезпечават равнище на отбрана, недостъпно за стандартните материали.

Идеята за потребление на бактерии за криптография се разисква от дълго време, само че практическите приложения до момента бяха необичайност. Повечето ранни опити изискваха генетично модифицирани бактерии с забележими сигнали, което ограничаваше технологията до особено създадени варианти.

В новото проучване, оповестено в списание Advanced Functional Materials, учените преодоляват тези ограничавания, като основават платформа за многостепенно шифроване. Те са създали фотодинамичен метод, употребявайки специфични наночастици, които убиват бактериите, когато са изложени на светлина, оставяйки неизложените бактерии живи. Това разрешава образуването на извънредно прецизни модели, които реагират на биохимичните сигнали, оповестява Nanowerk.

Бактериалните модели остават скрити, до момента в който подобаващият химически спусък не ги разкрие. Системата употребява фотодинамична наночастица, формирана от четири съставния елемент: MeO-TSP – задействана от светлината молекула, която убива клетките; примес от лауринова и стеаринова киселина за усилване на ефекта; и два полимера – поливинилов алкохол и поли(алиламин хидрохлорид), които образуват защитна обвивка към частицата.

Мастно-киселинната матрица групира светлинно задействаните молекули, засилвайки производството на реактивни кислородни типове под въздействието на бялата светлина. Моделирането сподели, че сходно групиране усуква молекулите, с цел да обезпечи ефикасни квантови преходи, нужни за генерирането на тези съединения. Положително заредената полимерна обвивка притегля негативно заредените бактерии, като приближава наночастиците толкоз покрай мембраните, че реактивните кислородни типове дейно ги повреждат.

За да основат прецизни бактериални модели, откривателите нанасят покрити с наночастици бактерии върху мембрани, направени от смесени целулозни етери, и ги облъчват със светлина през фотомаска. Бактериите в осветените зони биват убити от реактивните кислородни типове, до момента в който тези в засенчените зони оцеляват. Резултатът е живи модели, които съответстват с дизайна на маската, с разграничителна дарба от 15,99 микрометра – по-добра от множеството предходни способи. За разлика от обичайния агар, тези мембрани разрешават преместване на биофилми сред питателните среди, без да се унищожава моделът.

Силата на системата се крие в разликите в бактериалния метаболизъм. Всеки тип има неповторими ензими и биохимични пътища, които реагират на характерни хромогенни субстрати и демонстрират скрити модели. Например MRSA трансформира телурита в черни колонии, до момента в който E. coli обработва X-Gal с β-галактозидаза, с цел да образува сини отлагания. Живите бактерии се оцветяват в синьо с багрилото Hoechst 33342, до момента в който мъртвите бактерии флуоресцират в алено с пропидиев йодид.

Тези реакции са дали опция за основаване на комплицирани кодове – едноизмерни модели на морзовата писменост и двуизмерни QR кодове. Някои кодове демонстрират подправена информация под една поставка, само че разкриват същинското известие под друга. Екипът даже е създал QR кодове под формата на пъзели, които изискват сглобяване и биохимично активиране, с цел да бъдат декодирани.

По този метод тези учените са пионери в региона на фотодинамичното бактериално шифроване, което употребява тримерен надзор и метаболизъм за основаване на жива система за несъмнено предпазване на информация и битка с подправянето. За проява са употребявани MRSA и E. coli, само че те могат да бъдат сменени с безвредни лабораторни варианти.